JP2011154627A - Semiconductor device, test method thereof, and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置及びそのテスト方法並びにその半導体装置を含むシステムに関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a test method thereof, and a system including the semiconductor device.
記憶機能を含む半導体装置、例えば半導体記憶装置は高集積化、大容量化が進んでいる。高集積化、大容量化を実現する技術の一手法として、複数のチップ(メモリチップ)をI/Oチップ上に積層しI/Oチップに対して積層された複数のチップを貫通する(それぞれのチップの厚さ方向を貫通する)貫通電極(TSV:Through Silicon Via)によって接続する技術(特許文献1)や、一つのパッケージ内に同一の構造を有する2つのチップ(つまり、2メモリダイ)を積層したデュアルダイパッケージ(DDP:Dual Die Package)技術(特許文献2)が知られている。 A semiconductor device including a memory function, for example, a semiconductor memory device has been highly integrated and increased in capacity. As a technique for realizing high integration and large capacity, a plurality of chips (memory chips) are stacked on an I / O chip, and the plurality of chips stacked on the I / O chip are penetrated (respectively). A technology of connecting by a through electrode (TSV: Through Silicon Via) that penetrates the thickness direction of the chip (Patent Document 1) and two chips having the same structure in one package (that is, two memory dies) A stacked dual die package (DDP) technique (Patent Document 2) is known.
ところで、半導体記憶装置はチップをモールディング等で封止するパッケージング(アセンブリ工程)後、出荷の前に全ての記憶セルが正常に動作するかをテストする動作テストが必要であるが、動作テストに要する時間は容量が大きくなるほど長くなる。このため動作テスト時間(試験時間)を短縮する技術が要求される。 By the way, a semiconductor memory device requires an operation test to test whether all memory cells operate normally before shipping after packaging (assembly process) for sealing the chip by molding or the like. The time required increases as the capacity increases. For this reason, a technique for shortening the operation test time (test time) is required.
ここで、動作テスト時間の短縮のみならず、半導体装置を試験する機器であるテスター装置(または、半導体装置を制御するマザーボードに搭載されるコントローラ)が有するドライバとコンパレータの数を少なくするため、単一チップに搭載されるI/O圧縮テスト機能も知られている。ドライバは動作テストに際して例えば半導体装置が有するTSVを介してテスター装置から半導体装置内のメモリセルへデータ書き込みを行なう手段であり、コンパレータは動作テストに際してメモリセルから読み出されてTSVを介して半導体装置の外へ送出された信号出力(信号の論理)がテスター装置の有する期待値と一致するか否かを判定する手段である。またI/O圧縮テスト機能というのは、半導体装置が有する複数のI/O端子のうちの特定のI/O端子から、それぞれのチップが有するその内部の複数のI/O線(内部データバス)へ同時にデータを入力し(書き込み)、前記複数のI/O線のデータのAND論理の結果を前記特定のI/O端子へ出力する機能である。 Here, not only shortening the operation test time but also reducing the number of drivers and comparators included in a tester device (or a controller mounted on a motherboard that controls the semiconductor device) that is a device for testing the semiconductor device. An I / O compression test function mounted on one chip is also known. The driver is a means for writing data from a tester device to a memory cell in the semiconductor device via, for example, a TSV included in the semiconductor device during an operation test, and the comparator is read from the memory cell during the operation test and transmitted through the TSV to the semiconductor device. It is means for determining whether or not the signal output (signal logic) sent to the outside matches the expected value of the tester device. The I / O compression test function refers to a specific I / O terminal among a plurality of I / O terminals included in a semiconductor device, and a plurality of I / O lines (internal data buses) included in each chip. ) At the same time (write), and outputs the AND logic result of the data on the plurality of I / O lines to the specific I / O terminal.
特許文献3には、この種の動作テスト短縮技術として、読み出しデータを圧縮して出力するデータ圧縮テストモードをチップが備えることが示されている。
上記のTSVやDDP等の技術により複数のチップが積層され、パッケージングされた半導体装置において、半導体装置が有するI/O端子と各チップが有するI/O端子(チップ端子)は同一に接続され、例えば、その半導体装置の外部端子に接続される。よって、それぞれのチップに同時にI/O圧縮テストを行うことは出来ない。言い換えれば、テスター装置(又はコントローラ)は、半導体装置の一つの外部端子(I/O端子)から前記同一に接続された複数のチップのそれぞれのチップ端子を介して複数のチップ内のI/O圧縮テストを同時に行なうことはできない。これは、異なるチップのI/O圧縮テスト結果がパッケージ内で共通接続されているからである。詳細には、例えば、それぞれの複数のチップがI/O圧縮テスト機能を使用してそれぞれ対応するチップ端子へテスト結果を出力すると、それらチップ端子はTSVによって電気的に共通にされているため、複数のI/O圧縮テスト結果が同一時間においてバスファイトする。よって、これら複数のチップは、それぞれのチップを時系列にI/O圧縮テストするしか手段がなく、試験時間が複数のチップの数だけ増加していた。更に、I/O端子の数が増大することにより、テスター装置(又はコントローラ)のドライバとコンパレータの数が増大していた。 In a semiconductor device in which a plurality of chips are stacked and packaged by the above-described technology such as TSV or DDP, the I / O terminal of the semiconductor device and the I / O terminal (chip terminal) of each chip are connected to each other. For example, it is connected to an external terminal of the semiconductor device. Therefore, the I / O compression test cannot be performed on each chip at the same time. In other words, the tester device (or controller) is configured so that the I / O in the plurality of chips is connected to each of the plurality of chips connected in the same manner from one external terminal (I / O terminal) of the semiconductor device. The compression test cannot be performed at the same time. This is because the I / O compression test results of different chips are commonly connected in the package. Specifically, for example, when each of the plurality of chips outputs a test result to a corresponding chip terminal using the I / O compression test function, the chip terminals are electrically shared by the TSV. Multiple I / O compression test results bus fight at the same time. Therefore, the plurality of chips have only a means for performing I / O compression testing of each chip in time series, and the test time is increased by the number of the plurality of chips. Furthermore, as the number of I / O terminals increases, the number of drivers and comparators of the tester device (or controller) increases.
本発明の第1の態様によれば、第1のチップと第2のチップを含み、前記第1のチップが有する複数のI/O端子と前記第2のチップが有する複数のI/O端子が、それぞれ共通に接続し、前記第1、第2のチップには、それぞれ、テストモード時、複数の内部データバスのそれぞれのデータを圧縮して得られた一つの圧縮結果を、前記複数のI/O端子のうちの一つの第1のI/O端子へ出力するI/O圧縮回路と、前記第1のチップの第1のI/O端子の番号と前記第2のチップの第1のI/O端子の番号とが互いに異なる番号となるように、前記複数のI/O端子の中から前記一つの第1のI/O端子の番号を設定する番号設定レジスタを含み、前記I/O圧縮回路を制御するテスト制御回路と、を備え、前記第1、第2のチップのそれぞれは、前記テストモード時に前記テスト制御回路によって活性化された前記I/O圧縮回路によって、前記チップ毎に異なる前記一つの第1のI/O端子を介して、それぞれ対応するデータを半導体装置の外部と同時に並列に入力または出力する、ことを特徴とする半導体装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the plurality of I / O terminals included in the first chip and the plurality of I / O terminals included in the second chip include the first chip and the second chip. However, each of the first and second chips is connected in common to each of the plurality of internal data buses in the test mode. An I / O compression circuit for outputting to one of the I / O terminals, the number of the first I / O terminal of the first chip, and the first of the second chip A number setting register for setting the number of the first I / O terminal among the plurality of I / O terminals so that the number of the I / O terminal of the I / O terminal is different from each other. A test control circuit for controlling the / O compression circuit. In each of the chips, the I / O compression circuit activated by the test control circuit in the test mode transmits the corresponding data via the first I / O terminal which is different for each chip. Provided is a semiconductor device that inputs or outputs in parallel with the outside of the device.
前記I/O圧縮回路は、前記複数のI/O端子を複数のグループに分割した複数のグループにそれぞれ対応する複数の第1のI/O圧縮回路を含む。この場合、前記複数の第1のI/O圧縮回路は、それぞれが、前記複数のグループにそれぞれ対応する前記複数の内部データバスの複数の信号を受け、前記テストモード時且つ読み出しモード時に前記複数のグループにそれぞれ対応する前記一つの圧縮結果を出力する第1の論理回路と、前記複数のグループにそれぞれ対応する前記複数のI/O端子と前記第1の論理回路の一つの出力ノードとの間に接続し、前記テストモード時に前記一つの出力ノードを前記複数のグループにそれぞれ対応する前記複数のI/O端子のいずれか一つに電気的に接続する第1のスイッチ回路と、を含む。また前記第1のI/O圧縮回路は、前記第1の論理回路の一つの出力ノードと前記第1の論理回路の複数の入力ノードとを、前記テストモード時且つ書き込みモード時に電気的にそれぞれ接続する、第2のスイッチ回路を含んでも良い。 The I / O compression circuit includes a plurality of first I / O compression circuits respectively corresponding to a plurality of groups obtained by dividing the plurality of I / O terminals into a plurality of groups. In this case, each of the plurality of first I / O compression circuits receives a plurality of signals of the plurality of internal data buses respectively corresponding to the plurality of groups, and the plurality of first I / O compression circuits are in the test mode and the read mode. A first logic circuit that outputs the one compression result corresponding to each of the plurality of groups, a plurality of I / O terminals that respectively correspond to the plurality of groups, and one output node of the first logic circuit. And a first switch circuit electrically connected to any one of the plurality of I / O terminals respectively corresponding to the plurality of groups in the test mode. . The first I / O compression circuit electrically connects one output node of the first logic circuit and a plurality of input nodes of the first logic circuit in the test mode and the write mode, respectively. A second switch circuit to be connected may be included.
前記テスト制御回路は、更に、前記データの圧縮率を異ならせる圧縮率設定レジスタを含む。この場合、前記I/O圧縮回路は、前記圧縮率設定レジスタによっていずれか一方が選択される、前記複数のI/O端子に対する第1の前記圧縮率である第2のI/O圧縮回路と、それぞれが前記第1の圧縮率よりも低い第2の圧縮率であり、前記複数のグループにそれぞれ対応する前記複数の第1のI/O圧縮回路、を含む。前記第2のI/O圧縮回路は、前記複数の内部データバスの複数の信号を受け、前記テストモード時且つ読み出しモード時に前記一つの圧縮結果を出力する第2の論理回路と、前記複数のI/O端子と前記第2の論理回路の一つの出力ノードとの間に接続し、前記テストモード時に前記第2の論理回路の一つの出力ノードを前記複数のI/O端子のいずれか一つに電気的に接続する第3のスイッチ回路と、を含む。 The test control circuit further includes a compression rate setting register for changing the compression rate of the data. In this case, the I / O compression circuit includes a second I / O compression circuit that is the first compression rate for the plurality of I / O terminals, one of which is selected by the compression rate setting register. , Each having a second compression ratio lower than the first compression ratio, and including the plurality of first I / O compression circuits respectively corresponding to the plurality of groups. The second I / O compression circuit receives a plurality of signals from the plurality of internal data buses and outputs the one compression result in the test mode and the read mode, and the plurality of the plurality of internal data buses. An I / O terminal is connected between one output node of the second logic circuit and one output node of the second logic circuit is connected to any one of the plurality of I / O terminals in the test mode. A third switch circuit electrically connected to the first switch circuit.
本発明の第2の態様によれば、第1のチップと第2のチップを含み、前記第1のチップが有する複数のI/O端子と前記第2のチップが有する複数のI/O端子とがそれぞれ共通に接続され、それぞれ対応する外部と通信する半導体装置の複数の外部I/O端子に接続する半導体装置のI/O圧縮テスト方法であって、半導体装置への電源の供給後、前記第1、第2のチップが互いに異なる第1と第2の情報を認識し、または設定され、非テストモード時に互いに排他制御でアクセスされる前記第1と第2のチップを、テストモード時に同時にアクセスし、前記第1のチップが前記第1の情報によって選択した一つの第1の前記I/O端子へ出力する第1の試験結果を、対応する前記複数の外部I/O端子のうちの一つの第1の前記外部I/O端子を介して、半導体装置の外部で期待値と第1の比較をし、前記第2のチップが前記第2の情報によって選択した一つの第2の前記I/O端子へ出力する第2の試験結果を、対応する前記複数の外部I/O端子のうちの前記一つの第1の外部I/O端子とは異なる一つの第2の前記外部I/O端子を介して、半導体装置の外部で期待値と第2の比較をし、前記第1と第2の比較を、同時に且つ並列に行なう、ことを特徴とする半導体装置のI/O圧縮テスト方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the plurality of I / O terminals included in the first chip and the plurality of I / O terminals included in the second chip include the first chip and the second chip. Are I / O compression test methods for semiconductor devices connected to a plurality of external I / O terminals of the semiconductor devices communicating with the corresponding external devices, respectively, and after supplying power to the semiconductor devices, The first and second chips recognize or set different first and second information from each other, and are accessed by exclusive control with each other in the non-test mode. A first test result that is simultaneously accessed and output to one first I / O terminal selected by the first information by the first chip is selected from the corresponding plurality of external I / O terminals. One first external I / A first comparison with an expected value outside the semiconductor device via a terminal, and a second output from the second chip to one second I / O terminal selected by the second information The test results are output from the semiconductor device via one second external I / O terminal different from the one first external I / O terminal among the plurality of corresponding external I / O terminals. A semiconductor device I / O compression test method is provided in which the second comparison is performed with the expected value and the first and second comparisons are performed simultaneously and in parallel.
本発明によれば更に上記の半導体装置と、該半導体装置とコマンドバス、I/Oバスを介して接続され、当該半導体装置を制御するコントローラと、を含むシステムが提供される。 According to the present invention, there is further provided a system including the above-described semiconductor device, and a controller connected to the semiconductor device via a command bus and an I / O bus and controlling the semiconductor device.
1.第1、第2のチップを含む複数のチップに対するI/O圧縮テストを同時並行的に行なうことができるのでI/O圧縮テストの時間を短縮することができる。 1. Since the I / O compression test for a plurality of chips including the first and second chips can be performed in parallel, the time for the I / O compression test can be shortened.
2.例えば、I/O圧縮テストを最高の圧縮率(32I/O端子で1端子のみ使用)で行うことにより、テスター装置のドライバとコンパレータはその圧縮分のみで済むので、テスター装置におけるドライバとコンパレータ数の削減によるコストダウンを実現することができる。 2. For example, when the I / O compression test is performed at the highest compression rate (only one terminal is used with 32 I / O terminals), the tester device driver and comparator need only be compressed, so the number of drivers and comparators in the tester device The cost can be reduced by reducing the cost.
本発明の課題を解決する技術思想の代表的な例を、以下に示す。但し、本願の請求内容はこの技術思想に限られず、本願の請求項に記載の内容であることは言うまでもない。 Typical examples of technical ideas for solving the problems of the present invention are shown below. However, it goes without saying that the claimed contents of the present application are not limited to this technical idea, but are the contents described in the claims of the present application.
本発明は、複数のメモリチップからなる半導体装置であって、且つ各メモリチップは複数のI/O端子が共通に接続されている半導体装置であり、複数のメモリチップの各々が、半導体装置としてパッケージング後のI/O圧縮テスト機能を有するI/O圧縮回路部と、I/O圧縮テスト機能を複数のI/O端子の1つ以上に割り付けるレジスタ群を含む制御回路部とを含む。各メモリチップのレジスタ群には、メモリチップ毎に異なる1つ以上のI/O端子を割り付ける情報を設定することにより、各メモリチップが異なる1つ以上のI/O端子を介してI/O圧縮テスト機能を同時並行して実施できるようにしたことを特徴とする。 The present invention is a semiconductor device composed of a plurality of memory chips, and each memory chip is a semiconductor device to which a plurality of I / O terminals are connected in common, and each of the plurality of memory chips is a semiconductor device. An I / O compression circuit unit having an I / O compression test function after packaging, and a control circuit unit including a register group that allocates the I / O compression test function to one or more of a plurality of I / O terminals. By setting information for allocating one or more different I / O terminals for each memory chip in the register group of each memory chip, each memory chip is connected to the I / O via one or more different I / O terminals. The compression test function can be executed simultaneously in parallel.
要は、I/O圧縮技術を使って、I/O圧縮テスト時に圧縮データの入出力のために使用するI/O端子を、メモリチップ毎に異ならせるようにしている。 In short, the I / O compression technique is used so that the I / O terminals used for inputting / outputting compressed data in the I / O compression test are made different for each memory chip.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[実施例]
本発明の実施例を説明する前に、本発明を理解し易くするために、図10、図11、図12を参照して、本発明が適用され得る半導体装置1000、3000の例を説明する。図10、図11、図12に示す例は特許文献1に開示されており、いずれの例もあくまでも本発明を理解し易くするための例であって、本発明の権利範囲に制約を加えるものでないことは言うまでも無い。
[Example]
Before explaining embodiments of the present invention, in order to facilitate understanding of the present invention, examples of
図10を参照して、本発明の対象となり得る第1の例として、メモリサブシステム、すなわち、メモリモジュール(半導体装置)について概略的に説明する。まず、図10に示されたメモリモジュールは、モジュール基板200、モジュール基板200上に、平面的に並列に配置された複数のDRAM(Dynamic Random Access Memory)チップ(図では9個)201、モジュール基板200の中央部に配置されたレジスタ202、PLL(Phase Locked Loop)回路203、及びSPD(Serial Presence Detect)204を備える。モジュール基板200は図示しないコネクタによりマザーボード(図示せず)上に取り付けられる。ここで、マザーボード上には、図示されたメモリモジュールのほかに、他のメモリモジュールもチップセット(メモリコントローラ)と共に搭載され、これら複数のメモリモジュールとチップセットにより、メモリシステムが構成される。
With reference to FIG. 10, a memory subsystem, that is, a memory module (semiconductor device) will be schematically described as a first example that can be a subject of the present invention. First, the memory module shown in FIG. 10 includes a
各DRAM201から図の下方に、すなわち、モジュール基板200の短辺方向にモジュールデータ配線が施され、他方、レジスタ202から図の下方にモジュールコマンド・アドレス配線が施される。更に、PLL203から図の下方にモジュールクロック配線が延び、これらモジュールコマンド・アドレス配線及びモジュールクロック配線はモジュール基板200の長辺方向に配列されたコネクタに接続される。また、SPD204はモジュール基板200に搭載されているDRAMチップ201の動作条件を定めるメモリであり、通常、ROMによって構成されている。
Module data wiring is provided from each
更に、レジスタ202からは、モジュール基板200の長辺方向に、すなわち、横方向にモジュールコマンド・アドレス分配配線が各DRAMチップ201に対して施されると共に、PLL回路203からも同様にモジュールクロック分配配線が各DRAMチップ201に施される。
Further, from the
この構成のメモリモジュールでは、メモリアクセスデータバスのバス幅に応じたビット数のデータをモジュールデータとして入出力することができる。 In the memory module having this configuration, data of the number of bits corresponding to the bus width of the memory access data bus can be input / output as module data.
図11を参照して、半導体装置3000の第2の例であるメモリモジュール(半導体装置)について説明する。図11に示されたメモリモジュールは図10に示されたメモリモジュールと同様に、メモリデータバス幅として複数のDRAMチップのデータ幅に相当するデータ信号を入出力できる。このように、複数、ここでは8個のDRAMチップを積層構造にすることによって、メモリシステム全体として、複数のメモリサブシステムを含み、増設によってメモリ容量を大きくできると共に実装面積を縮小できるメモリシステムを構成できる。
A memory module (semiconductor device) as a second example of the
図11において、メモリモジュールは、インターポーザ基板210、インターポーザ基板210上に搭載されたI/Oチップ211、及び、I/Oチップ211上に積層された8個のDRAMチップ201を備えている。以降では、I/Oチップ211に隣接した最下層のDRAMチップから上方にレイヤー0乃至レイヤー7と呼ぶことがある。レイヤー0は第1のチップであり、レイヤー1乃至レイヤー7のいずれか一つは第2のチップである。
In FIG. 11, the memory module includes an interposer substrate 210, an I / O chip 211 mounted on the interposer substrate 210, and eight
次に、メモリモジュールを構成する各部分について説明すると、I/Oチップ211と各層のDRAMチップ201とは貫通電極、すなわちTSV215によって接続され、当該TSV215を介して、データ信号がI/Oチップ211との間で送受される。ここで、TSV215は各DRAMチップ201の一方の面から他方の面へ貫通するチップ間接続電極であり、図11では便宜上、1個のみ示しているが、例えば銅又はアルミニウムによって形成された72×4(=288)個のTSVが設けられる。
Next, each part constituting the memory module will be described. The I / O chip 211 and the
更に、インターポーザ基板210はシリコンによって形成され、1チャネルのメモリサブシステムの機能を構成するのに必要な全てのシステムデータ信号、システムアドレス信号、システム制御信号、システムクロック信号のボード上実装ピッチに対応するBGA(Ball Grid Array)端子を有し、各信号BGA端子とシリコンチップで形成されるI/Oチップ上の各信号パッドとを基板配線及びバンプにより結線することを可能にする機能を備えている。 In addition, the interposer substrate 210 is made of silicon and supports all on-board mounting pitches of system data signals, system address signals, system control signals, and system clock signals necessary to configure the functions of a one-channel memory subsystem. BGA (Ball Grid Array) terminals, and each signal BGA terminal and a signal pad on an I / O chip formed of a silicon chip are provided with a function that enables wiring by a substrate wiring and a bump. Yes.
I/Oチップ211は、チップセットから入力された信号を、DRAMチップ201を動作させるために再構成する機能と、TSV215による端子からDRAMチップ201に送信する機能、DRAMチップ201からの信号をTSV215による端子より受信する機能、及び、DRAMチップ201から受信したデータ信号を再構成してシステムデータ信号として送信する機能を有している。
The I / O chip 211 has a function of reconfiguring the signal input from the chip set to operate the
インターポーザ基板210のBGA端子は、I/Oチップ211上のそれぞれの入出力回路(I/O回路)の入出力用パッド及び入力用パッドに結線され、I/Oチップ211上に積層された複数のDRAMチップ201とI/Oチップ211のデータ信号端子、アドレス信号端子、制御信号端子がTSV215により接合され、チップ間のデータ信号、アドレス信号、制御信号はTSV215を介して受送信される。また、電源及びGNDはインターポーザ基板210のBGA端子よりI/Oチップ211上のパッドに供給され、TSV215を介して各DRAMチップ201の電源、GND端子に供給される構成を有している。
A plurality of BGA terminals of the interposer substrate 210 are connected to input / output pads and input pads of each input / output circuit (I / O circuit) on the I / O chip 211 and stacked on the I / O chip 211. The data signal terminal, the address signal terminal, and the control signal terminal of the
各DRAMチップ201のデータ信号端子はTSV215を介してI/Oチップ211のデータ信号端子に接続される。この場合、データ信号線としてのTSV215は各DRAMチップ201により共有される。また、各DRAMチップ201のアドレス信号端子はTSV215をアドレス信号線として共有し、I/Oチップ211のアドレス信号端子に接続される。更に、各DRAMチップ201の制御信号端子はTSV215を制御信号線として共有し、I/Oチップ211の制御信号端子に接続される。
The data signal terminal of each
半導体装置3000を異なる視点(機能的)から表現した図12を参照して、I/Oチップ211上に8個のDRAMチップ201が積層され、斜線で示されているように、積層されたDRAMチップ201のうちの1つのDRAMチップが選択される。このように、本発明が適用され得るメモリモジュールは、I/Oチップ211に積層されるDRAMチップ201の数を変更できるから、I/Oチップ211はDRAMチップ201の積層数を判定できるように構成される。
Referring to FIG. 12 in which the
図12に示された例では、各DRAMチップ201が単一のバンク(Bank)を構成し、更に、各DRAMチップ201は×256個のデータ端子を備え、他方、I/Oチップ211は×64のシステムデータ線を備える。
In the example shown in FIG. 12, each
本願の技術思想が適用された半導体装置(DRAMチップ201)の一例が、図13に開示される。DRAMチップの概略構成について説明する。ここでは、レイヤー0のDRAMチップの構成を示し、他のレイヤーのDRAMチップも同様の構成を有する。
An example of a semiconductor device (DRAM chip 201) to which the technical idea of the present application is applied is disclosed in FIG. A schematic configuration of the DRAM chip will be described. Here, the configuration of the
DRAMチップ201には、本願の特徴部分であるテスト回路300を含む。テスト回路300内の詳細な構成については、図1で後述する。最初に、DRAMチップ201の全体について説明する。図示しないコントローラからのアドレス信号A0〜A13が、アドレスバッファ305に与えられる。アドレスバッファ305は、Xデコーダ307及びYデコーダ309に対して、アドレス信号AX0〜13及びAY0〜9をそれぞれ出力する。図示されたDRAMアレイ301は、X及びYデコーダ307及び309にアドレス信号AX0〜13及びAY0〜9が与えられると、パラレル−シリアル変換回路313との間で、128ビット(すなわち、×128)のデータ信号をパラレルに入出力する。128ビットのデータ信号の入出力動作は、チップ選択信号CS、クロック信号CK0を受けるコマンドデコーダ303からのコマンド及びDLL回路311からのクロックの制御の下に行われる。コマンドデコーダ303はまた、コントローラからローアドレスストローブ信号/RAS、カラムアドレスストローブ信号/CAS、ライトイネーブル信号/WE等を受ける。
The
パラレル−シリアル変換回路313はDRAMアレイ301との間で、×128ビットパラレルのデータ信号を送受すると共に、コントローラとの間で、32ビットパラレルのデータ信号(×32)を送受する。すなわち、パラレル−シリアル変換回路313は×128ビットのデータ信号を×32ビットのデータ信号に変換すると共に、×32ビットのデータ信号を×128ビットのデータ信号に変換する機能を備えている。
The parallel-
図1は、半導体装置3000に含まれる8層の半導体チップ(メモリチップ)(レイヤー0〜レイヤー7)のうちの、1つのメモリチップ(1レイヤー)内の構成を模式的に示す。他のメモリチップもまったく同様の構成であることは言うまでも無い。図1は、主に、後述されるI/O圧縮テストに必要な構成要素を示し、メモリチップ本来の構成要素、例えば図13で説明したコマンドデコーダ、アドレスバッファ、Xデコーダ、Yデコーダ、DLL回路、パラレル−シリアル変換回路や、これらの各構成要素において送受される各種信号については、図示を省略している。それゆえ、各種信号の送受のために必要なTSVも後述されるI/O圧縮テストに必要な32個のTSV(ここでは、I/O端子DQ0〜DQ31として使用される)のみを示している。
FIG. 1 schematically shows a configuration in one memory chip (one layer) among eight layers of semiconductor chips (memory chips) (
但し、図1の右上には、図示しないコントローラからクロック信号Clocksを受けるための複数のTSVや、制御系の回路要素(テスト制御回路、特に第1のテスト制御回路)として、これら複数のTSVを通して受けたクロック信号に基づいて書き込みモード(Write mode)信号、読み出しモード(Read mode)信号、テストモード(Test mode)信号を生成すると共に、第1のレジスタReg.1(圧縮率設定レジスタ)を介して32I/O圧縮テスト時の第1の制御信号Reg.S1、第2のレジスタReg.2(圧縮率設定レジスタ)を介して8I/O圧縮テスト時の第2の制御信号Reg.S2、第3のレジスタReg.3(番号設定レジスタ)を介してI/O端子を選択するための第3の制御信号Reg.S3をそれぞれ生成する制御回路Cntl.cir.を示している。この制御回路Cntl.cir.はメモリセルアレイに対してアレイ制御信号Array cont signalsも出力する。第1のレジスタReg.1と第2のレジスタReg.2をいずれか一方を一つとして、いずれか他方を前記いずれか一方のレジスタの出力信号を反転させた反転信号としてもよい。 However, in the upper right of FIG. 1, a plurality of TSVs for receiving a clock signal Clocks from a controller (not shown) and circuit elements of the control system (test control circuit, particularly the first test control circuit) are passed through the plurality of TSVs. Based on the received clock signal, a write mode signal, a read mode signal, and a test mode signal are generated, and the first register Reg. 1 (compression ratio setting register) via the first control signal Reg. S1, the second register Reg. 2 (compression ratio setting register) via the second control signal Reg. S2, third register Reg. 3 (number setting register), the third control signal Reg. Control circuit Cntl. cir. Is shown. This control circuit Cntl. cir. Also outputs an array control signal Array cont signals to the memory cell array. The first register Reg. 1 and the second register Reg. 2 may be one, and the other may be an inverted signal obtained by inverting the output signal of one of the registers.
一方、図1の右下には、制御系の別の回路要素(テスト制御回路、特に第2のテスト制御回路)として、テストモード信号、書き込みモード信号、読み出しモード信号、第1の制御信号Reg.S1、第2の制御信号Reg.S2に基づいてデータ入出力の形式(非圧縮又は圧縮)、テストモード(32I/O圧縮又は8I/O圧縮)を規定するCase1−R(第2のテスト条件信号)、Case1−W(第1のテスト条件信号)、Case2−R(第4のテスト条件信号)、Case2−W(第3のテスト条件信号)を生成する試験制御回路Test.cir.を示している。 On the other hand, in the lower right of FIG. 1, as other circuit elements of the control system (test control circuit, particularly the second test control circuit), a test mode signal, a write mode signal, a read mode signal, and a first control signal Reg. . S1, the second control signal Reg. Data input / output format (uncompressed or compressed) based on S2, Case 1-R (second test condition signal) that defines a test mode (32 I / O compression or 8 I / O compression), Case 1-W (first Test condition signal), Case2-R (fourth test condition signal), and Case2-W (third test condition signal). cir. Is shown.
試験制御回路Test.cir.は、テストモード(Test mode)信号を受けてノーマルモード(Normal mode)信号を発生するインバータ回路INVと、テストモード(Test mode)信号と第1の制御信号Reg.S1を入力とする2入力アンド回路A1と、テストモード(Test mode)信号と第2の制御信号Reg.S2を入力とする2入力アンド回路A2と、読み出しモード(Read mode)信号とアンド回路A1の出力を入力とする2入力アンド回路A3と、書き込みモード(Write mode)信号とアンド回路A1の出力を入力とする2入力アンド回路A4と、読み出しモード(Read mode)信号とアンド回路A2の出力を入力とする2入力アンド回路A5と、書き込みモード(Write mode)信号とアンド回路A2の出力を入力とする2入力アンド回路A6とを含む。アンド回路A3〜A6はそれぞれ、Case1−R(第2のテスト条件信号)、Case1−W(第1のテスト条件信号)、Case2−R(第4のテスト条件信号)、Case2−W(第3のテスト条件信号)を出力する。 Test control circuit Test. cir. Includes an inverter circuit INV that receives a test mode signal and generates a normal mode signal, a test mode signal, and a first control signal Reg. A two-input AND circuit A1 having S1 as an input, a test mode signal and a second control signal Reg. A 2-input AND circuit A2 having S2 as an input, a 2-input AND circuit A3 having a read mode signal and an output of the AND circuit A1 as inputs, a write mode signal and an output of the AND circuit A1 A 2-input AND circuit A4 as an input, a 2-input AND circuit A5 that receives a read mode signal and the output of the AND circuit A2, and a write mode signal and an output of the AND circuit A2 as inputs. And a 2-input AND circuit A6. The AND circuits A3 to A6 respectively have Case1-R (second test condition signal), Case1-W (first test condition signal), Case2-R (fourth test condition signal), and Case2-W (third Test condition signal).
第1〜第3のレジスタReg.1〜Reg.3はまとめてレジスタ群と呼ばれても良く、レジスタ群と制御回路Cntl.cir.、試験制御回路Test.cir.はまとめて制御回路部と呼ばれても良い。 First to third registers Reg. 1-Reg. 3 may be collectively referred to as a register group, and the register group and the control circuit Cntl. cir. , Test control circuit Test. cir. May be collectively referred to as a control circuit section.
メモリチップ201が外部と通信する複数のTSVによってそれぞれ構成する複数のI/O端子DQ0〜DQ31(複数の第1のノード)は、周知のI/O回路部IOCに接続される。尚、図10においては、チップ201の外部端子である。図1及び図10において、半導体装置1000、3000の外部端子とは異なることに注意が必要である。
A plurality of I / O terminals DQ0 to DQ31 (a plurality of first nodes) respectively constituted by a plurality of TSVs with which the
図1の説明に戻り、I/O回路部IOCは後述する様々なテスト回路300の要素に接続される。ここでは、I/O回路部IOCは4つのI/O回路IO group 0〜IO group 3にグルーピングされている。このグルーピングは、後述するI/O圧縮テストに際して、8圧縮×4グループを構成する(故に、32I/O/1チップ)ものであり、1グループを8I/O端子で構成するのは、8メモリチップ(レイヤー0〜レイヤー7)でそれぞれ異なるI/O回路(I/O端子)にスイッチングするからである。IO group 0はI/O端子DQ0、DQ4、DQ8、DQ12、DQ16、DQ20、DQ24、DQ28のそれぞれに接続された複数のI/O回路I/O0、I/O4、I/O8、I/O12、I/O16、I/O20、I/O24、I/O28からなり、IO group 1はI/O端子DQ1、DQ5、DQ9、DQ13、DQ17、DQ21、DQ25、DQ29のそれぞれに接続された複数のI/O回路I/O1、I/O5、I/O9、I/O13、I/O17、I/O21、I/O25、I/O29からなる。同様にして、IO group 2はI/O端子DQ2、DQ6、DQ10、DQ14、DQ18、DQ22、DQ26、DQ30のそれぞれに接続された複数のI/O回路I/O2、I/O6、I/O10、I/O14、I/O18、I/O22、I/O26、I/O30からなり、IO group 3はI/O端子DQ3、DQ7、DQ11、DQ15、DQ19、DQ23、DQ27、DQ31のそれぞれに接続された複数のI/O回路I/O3、I/O7、I/O11、I/O15、I/O19、I/O23、I/O27、I/O31からなる。
Returning to the description of FIG. 1, the I / O circuit unit IOC is connected to various elements of the
ここでは、パッケージング後のテスト回路の要素として、32I/O圧縮テスト関連(第1の前記圧縮率)の1つの圧縮32回路(32I/O圧縮回路)C32(第2のI/O圧縮回路)、4つの8I/O圧縮テスト関連(第2の前記圧縮率)の8I/O圧縮回路C8−0、C8−1、C8−2、C8−3(4つの第1のI/O圧縮回路)を備える。32I/O圧縮回路と8I/O圧縮回路はまとめてI/O圧縮回路部と呼ぶことがある。本実施例の特徴として、圧縮32回路C32は32I/O圧縮テストに際して非圧縮書き込みデータを1つ以上の特定のI/O回路(ここではすべてのI/O端子DQ0〜DQ31)に接続するスイッチ回路TSW32−Wと、圧縮結果を1つ以上の特定のI/O回路(ここでは1つのI/O端子)に接続するスイッチ回路TSW32−Rを有する。圧縮32とは、32個のデータを受け、その演算結果を一つの演算結果信号として出力することを意味する。後述する圧縮8とは、8つのデータを受け、その演算結果を一つの演算結果信号として出力することを意味する。
Here, as a component of the test circuit after packaging, one
一方、8I/O圧縮テストに際して圧縮書き込みデータ又は圧縮結果を1つ以上の特定のI/O回路(ここでは4つのI/O端子)に接続する。このために、8I/O圧縮回路は、直列接続する圧縮8回路C8−i(iは0〜3)とそれぞれ対応するスイッチ回路TSW8−iとの組み合わせをグループ毎に備える。すなわち、8I/O圧縮回路は、圧縮8回路C8−0とスイッチ回路TSW8−0の組合せと、圧縮8回路C8−1とスイッチ回路TSW8−1の組合せと、圧縮8回路C8−2とスイッチ回路TSW8−2の組合せと、圧縮8回路C8−3とスイッチ回路TSW8−3の組合せとを含む。 On the other hand, in the 8I / O compression test, the compressed write data or the compression result is connected to one or more specific I / O circuits (here, four I / O terminals). For this purpose, the 8I / O compression circuit includes a combination of a compression 8 circuit C8-i (i is 0 to 3) connected in series and a corresponding switch circuit TSW8-i for each group. That is, the 8I / O compression circuit includes a combination of the compression 8 circuit C8-0 and the switch circuit TSW8-0, a combination of the compression 8 circuit C8-1 and the switch circuit TSW8-1, and a compression 8 circuit C8-2 and the switch circuit. A combination of TSW8-2 and a combination of compression 8 circuit C8-3 and switch circuit TSW8-3 are included.
メモリチップは更に、ノーマルモードでの動作のために、4組の圧縮8回路C8−0〜C8−3とスイッチ回路TSW8−0〜TSW8−3との直列回路のそれぞれに並列に接続された4つのノーマルスイッチ回路NSW8−0〜NSW8−3を有する。 The memory chip is further connected in parallel to each of four series of compression 8 circuits C8-0 to C8-3 and switch circuits TSW8-0 to TSW8-3 for operation in the normal mode. There are two normal switch circuits NSW8-0 to NSW8-3.
本実施例で用いられる第1〜第3のレジスタReg.1〜Reg.3は、以下の機能を備える。 The first to third registers Reg. 1-Reg. 3 has the following functions.
テストモードの種類を決定するレジスタA(Reg.1):データ入力は非圧縮で動作、データ出力は圧縮で動作、を個別に選択可能である。 Register A (Reg. 1) for determining the type of test mode: It is possible to individually select data input to operate without compression and data output to operate with compression.
データ圧縮率を決定するレジスタB(Reg.2):32I/O圧縮で動作、8I/O圧縮で動作、を個別に選択可能である。 Register B (Reg. 2) for determining the data compression rate: It is possible to individually select 32 I / O compression and 8 I / O compression.
I/O端子を決定するレジスタC(Reg.3):I/O端子は、1つのI/O端子に設定、複数のI/O端子に設定、を個別に選択可能である。 Register C (Reg. 3) for determining an I / O terminal: The I / O terminal can be individually set to be set to one I / O terminal or set to a plurality of I / O terminals.
後で詳しく説明するように、I/O圧縮テストは、以下のケース1、2で行われる。
As will be described in detail later, the I / O compression test is performed in the following
ケース1(Case1):
A.データ入力(書き込み)は非圧縮で動作、データ出力(読み出し)は圧縮で動作、
B.圧縮率は32I/O圧縮で動作、
C.I/O端子はメモリチップ毎に異なる1つのI/O端子に設定。
Case 1 (Case 1):
A. Data input (write) operates without compression, data output (read) operates with compression,
B. Compression rate works with 32 I / O compression,
C. The I / O terminal is set to one I / O terminal that is different for each memory chip.
ケース2(Case2):
A.データ入力(書き込み)、出力(読み出し)共に圧縮で動作、
B.圧縮率は8I/O圧縮で動作、
C.I/O端子はメモリチップ毎に異なる複数のI/O端子に設定。
Case 2 (Case 2):
A. Both data input (write) and output (read) are compressed.
B. Compression rate works with 8I / O compression,
C. I / O terminals are set to different I / O terminals for each memory chip.
以下では、Case1−W、Case1−Rをそれぞれケース1の書き込み、ケース1の読み出しと呼ぶ。Case2−W、Case2−Rをそれぞれケース2の書き込み、ケース2の読み出しと呼ぶこともある。
In the following, Case1-W and Case1-R are referred to as
次に、圧縮32回路C32について説明する。
Next, the
圧縮32回路C32におけるスイッチ回路TSW32−Rは32I/O圧縮テストにおける読み出し動作(Case1−R)時に使用されるものであり、アンド回路AND2(論理回路;第2の論理回路)とその出力(出力ノード:試験結果)に接続されたスイッチ回路TSW32(第1のスイッチ回路:第3のスイッチ回路)からなる。アンド回路AND2は、第2のテスト条件信号Case1−Rで活性化され、32I/O圧縮テストでの読み出し動作によるメモリセルアレイからの32個の読み出しデータ(内部データバス)をアンド回路AND2のそれぞれの入力ノードへ出力し、32個の読み出しデータがすべて同一論理であればアンド回路AND2の出力(ノード10;一つの圧縮結果)をハイ(High)レベルとする。スイッチ回路TSW32は、1入力−8出力(出力a〜h)の形式の回路であり、制御回路Cntl.cir.からの第3の制御信号Reg.S3により出力a〜hのいずれか一つにスイッチングし、アンド回路AND2の出力を対応するI/O回路(I/O端子)に転送する。
The switch circuit TSW32-R in the
一方、圧縮32回路C32におけるスイッチ回路TSW32−W(第2のスイッチ回路)は、32I/O圧縮テストにおける書き込み動作(Case1−W)時に使用される1入力−1出力の形式の回路であり、32個のI/O回路(I/O端子)からのそれぞれの書き込みデータをパラレルに32本の内部データバスに転送する。
On the other hand, the switch circuit TSW32-W (second switch circuit) in the
4組の圧縮8回路C8、スイッチ回路TSW8、ノーマルスイッチ回路NSW8は互いにすべて同じ構成であるので、以下では1番目の圧縮8回路C8−0、スイッチ回路TSW8−0、ノーマルスイッチ回路NSW8−0について説明する。 Since the four sets of the compression 8 circuit C8, the switch circuit TSW8, and the normal switch circuit NSW8 all have the same configuration, the first compression 8 circuit C8-0, switch circuit TSW8-0, and normal switch circuit NSW8-0 are described below. explain.
圧縮8回路C8−0は、8入力−1出力の形式のアンド回路AND1(論理回路;第1の論理回路)とその出力(出力ノード:試験結果)に接続された1入力−8出力の形式のスイッチ回路TSW8−0(第1のスイッチ回路)を含む。アンド回路AND1は、8I/O圧縮テストにおける読み出し動作(Case2−R)時に使用されるものであり、第4のテスト条件信号Case2−Rで活性化され、メモリセルアレイからの8個の読み出しデータ(内部データバス)をアンド回路AND1のそれぞれの入力ノードへ出力し、8個の読み出しデータすべてが同一論理であれば出力(ノード01;一つの圧縮結果)をハイ(High)レベルとする。 The compression 8 circuit C8-0 has an 8-input-1-output format AND circuit AND1 (logic circuit; first logic circuit) and a 1-input-8-output format connected to its output (output node: test result). Switch circuit TSW8-0 (first switch circuit). The AND circuit AND1 is used at the time of a read operation (Case2-R) in the 8I / O compression test, activated by the fourth test condition signal Case2-R, and eight read data (from the memory cell array ( (Internal data bus) is output to each input node of the AND circuit AND1, and if all eight read data have the same logic, the output (node 01; one compression result) is set to a high level.
一方、圧縮8回路C8−0におけるスイッチ回路TSW81−0(第2のスイッチ回路)は、8I/O圧縮テストにおける書き込み動作(Case2−W)時に使用されるものであり、その出力を8つの内部データバスに接続して、ノード01の信号を8つの内部データバスに転送する。 On the other hand, the switch circuit TSW8 1 -0 (second switching circuit) in the compression 8 circuit C8-0 is intended to be used during the write operation in (Case2-W) 8I / O compression test, of eight its output Connected to the internal data bus, the signal of node 01 is transferred to the eight internal data buses.
次に、スイッチ回路TSW8−0(第1のスイッチ回路)は、8I/O圧縮テストにおける読み出し動作時と書き込み動作時の両方で使用され、読み出し動作時には1入力(ノード01側)−8出力(a〜h側)の形式の回路として作用し、書き込み動作時には8入力(a〜h側)−1出力(ノード01側)の形式の回路として作用する。つまり、スイッチ回路TSW8−0は、読み出し動作時には第3の制御信号Reg.S3により出力a〜hのいずれか一つにスイッチングし、アンド回路AND1の出力を、対応する1つのI/O回路(I/O端子)に転送する。スイッチ回路TSW8−0は、書き込み動作時には第3の制御信号Reg.S3により入力a〜hのいずれか一つにスイッチングし、対応するI/O回路(I/O端子)からの入力を第3のテスト条件信号「Case2−W」で制御されるスイッチ回路TSW81−0に転送する。 Next, the switch circuit TSW8-0 (first switch circuit) is used in both the read operation and the write operation in the 8I / O compression test. During the read operation, 1 input (node 01 side) -8 output ( a-h side) circuit, and at the time of write operation, it operates as an 8-input (a-h side) -1 output (node 01 side) type circuit. That is, the switch circuit TSW8-0 receives the third control signal Reg. In S3, the output is switched to any one of the outputs a to h, and the output of the AND circuit AND1 is transferred to one corresponding I / O circuit (I / O terminal). The switch circuit TSW8-0 receives the third control signal Reg. The switch circuit TSW8 1 which is switched to any one of the inputs a to h by S3 and the input from the corresponding I / O circuit (I / O terminal) is controlled by the third test condition signal “Case2-W”. Transfer to -0.
上記のように、スイッチ回路TSW8−0は、8I/O圧縮テストにおける読み出し動作時と書き込み動作時の両方で使用されることから、スイッチ回路TSW8−0とスイッチ回路TSW81−0の組み合わせは第一次スイッチ回路と呼ばれ、スイッチ回路TSW8−0とアンド回路AND1の組み合わせは第二次スイッチ回路と呼ばれても良い。 As described above, the switch circuit TSW8-0, since it is used in both the read operation time and the write operation in the 8I / O compression test, the combination of the switch circuit TSW8-0 a switch circuit TSW8 1 -0 Part It is called a primary switch circuit, and the combination of the switch circuit TSW8-0 and the AND circuit AND1 may be called a secondary switch circuit.
前述したように、I/O回路と内部データバス間には、テスト以外の回路要素(通常動作時に使用する回路要素)である4つのノーマルスイッチ回路NSW8−0〜NSW8−3がある。これらのノーマルスイッチ回路は1入力−1出力の形式の回路であり、例えば、ノーマルスイッチ回路NSW8−0は、通常動作時にI/O回路と内部データバス間を接続し、それぞれ対応するデータ(書き込みデータ、読み出しデータ)を転送する。 As described above, there are four normal switch circuits NSW8-0 to NSW8-3, which are circuit elements other than the test (circuit elements used during normal operation), between the I / O circuit and the internal data bus. These normal switch circuits are 1-input-1-output type circuits. For example, the normal switch circuit NSW8-0 connects the I / O circuit and the internal data bus during normal operation, and the corresponding data (write Data, read data).
次に、制御系の回路要素について詳しく説明する。 Next, the circuit elements of the control system will be described in detail.
メモリチップは、前述したように、制御系の回路要素として、メモリチップを制御する複数のクロック信号が入力される複数のTSV、それらの信号を受ける制御回路Cntl.cir.、第1〜第3のレジスタReg.1〜Reg.3、複数種類のテスト条件信号Case1−R、Case1−W、Case2−R、Case2−Wを生成する試験制御回路Test.cir.を有する。 As described above, the memory chip includes a plurality of TSVs to which a plurality of clock signals for controlling the memory chip are input and a control circuit Cntl. cir. , First to third registers Reg. 1-Reg. 3, a test control circuit Test.Test.Test that generates a plurality of types of test condition signals Case1-R, Case1-W, Case2-R, Case2-W. cir. Have
制御用の複数の制御信号をそれぞれ入力する複数のTSVも(I/O圧縮テスト関連のTSVが共通接続されるのと同様に)8層のメモリチップ間で共通接続されている。 A plurality of TSVs to which a plurality of control signals for control are respectively input are also commonly connected among the eight layers of memory chips (similar to the common connection of TSVs related to the I / O compression test).
制御回路Cntl.cir.は、複数のTSV経由で受け取った複数のクロック等の信号から以下の複数の制御信号を生成する。 Control circuit Cntl. cir. Generates a plurality of control signals below from a plurality of signals such as clocks received via a plurality of TSVs.
書き込みモード(Write mode)信号は、メモリチップに書き込み動作を指示する基本信号である。 The write mode signal is a basic signal that instructs the memory chip to perform a write operation.
読み出しモード(Read mode)信号は、メモリチップに読み出し動作を指示する基本信号である。 The read mode signal is a basic signal that instructs the memory chip to perform a read operation.
テストモード(Test mode)信号は、メモリチップにテストモード動作を指示する基本信号である。 The test mode signal is a basic signal that instructs the memory chip to perform a test mode operation.
制御回路Cntl.cir.は、第1のレジスタReg.1、第2のレジスタReg.2へ、テスト時のI/O圧縮の度合い(ここでは、32I/O圧縮、8I/O圧縮)を設定情報として登録する。32I/O圧縮テストを行う場合、制御用のTSVを介してメモリチップの外部(コントローラ)から第1のレジスタReg.1へハイ(High)レベルを登録する。一方、8I/O圧縮テストを行う場合、制御用のTSVを介してメモリチップの外部から第2のレジスタReg.2へハイ(High)レベルを登録する。第1、第2のレジスタReg.1、Reg.2の両者がハイ(High)レベルである場合、不図示のアービターによって、いずれか一方の圧縮モードが選択される。 Control circuit Cntl. cir. Are registered in the first register Reg. 1, second register Reg. 2, the degree of I / O compression at the time of the test (here, 32 I / O compression, 8 I / O compression) is registered as setting information. When the 32 I / O compression test is performed, the first register Reg. Is registered from the outside (controller) of the memory chip via the control TSV. Register a high level to 1. On the other hand, when the 8I / O compression test is performed, the second register Reg. 2. Register a high level to 2. The first and second registers Reg. 1, Reg. When both 2 are at a high level, either one of the compression modes is selected by an arbiter (not shown).
制御回路Cntl.cir.は、第3のレジスタReg.3へも登録を行なう。第3のレジスタReg.3は、複数のメモリチップのレイヤー番号の情報を記憶する機能を持つ。制御用のTSVを介してメモリチップの外部から第3のレジスタReg.3へコードを登録する。このコードは、テスト時に設定しても良いし、このチップがダイシングされる前のウェハ状態で設定しても良い、更にこの複数のチップを組み立てて一つの半導体装置とした後に設定しても良い。他方、第3のレジスタReg.3は、半導体装置1000に電源が供給された時に(後に)、各メモリチップがそれぞれ自動的にレイヤー番号を認識する各メモリチップがそれぞれ有する揮発性のレイヤー認識回路と兼用しても良い。コードは、積層されるメモリチップが8層で、且つバイナリで登録する例では、3ビットの2進数コードで表記される。これについては後述するが、例えばレイヤー0のレイヤー番号情報は”000”、レイヤー1のレイヤー番号情報は”001”、以下、同様にして、レイヤー7のレイヤー番号情報は”111”で表される。尚、第3のレジスタReg.3は、不揮発性(例えばROM)であっても良い。
Control circuit Cntl. cir. Is the third register Reg. 3 is also registered. The third register Reg. 3 has a function of storing layer number information of a plurality of memory chips. From the outside of the memory chip via the control TSV, the third register Reg. Register the code to 3. This code may be set at the time of testing, may be set in a wafer state before this chip is diced, or may be set after the plurality of chips are assembled into one semiconductor device. . On the other hand, the third register Reg. 3 may also be used as a volatile layer recognition circuit that each memory chip automatically recognizes a layer number when power is supplied to the semiconductor device 1000 (afterwards). The code is represented by a 3-bit binary code in an example in which the stacked memory chips are 8 layers and are registered in binary. As will be described later, for example, layer number information of
第3のレジスタReg.3は、前述の各種スイッチ回路(TSW32、TSW8−0〜TSW8−3等)を制御して、テスト時の読み出しモードにおいては、複数のチップがそれぞれ有する複数のテスト結果が、共通なTSVで接続された複数のI/O回路(I/O端子)でバスファイトしない様に、言い換えれば半導体装置内でバスファイトしない様に、それぞれのメモリチップ毎に異なるI/O回路(I/O端子)へスイッチングする情報を複数のスイッチ回路へ提供する。8I/O圧縮テスト時の書き込みモードにおいても同様であり、異なる論理の書き込みデータ(異なるTSVラインのデータ)を取り込まないように、それぞれのメモリチップにおいて異なるI/O回路(I/O端子)へスイッチングする。 The third register Reg. 3 controls the above-described various switch circuits (TSW32, TSW8-0 to TSW8-3, etc.), and in the read mode at the time of testing, a plurality of test results respectively possessed by a plurality of chips are connected by a common TSV. The I / O circuit (I / O terminal) is different for each memory chip so that the bus fight is not performed by the plurality of I / O circuits (I / O terminals), in other words, the bus fight is not performed in the semiconductor device. Information for switching to a plurality of switch circuits is provided. The same applies to the write mode during the 8I / O compression test, and to different I / O circuits (I / O terminals) in each memory chip so as not to capture write data of different logic (data of different TSV lines). Switch.
これらの各メモリチップレイヤとスイッチングの例は、後述する。 Examples of these memory chip layers and switching will be described later.
試験制御回路Test.cir.は、32I/O圧縮テストを指示するCase1信号と、8I/O圧縮テストを指示するCase2信号を生成する。前述したように、Case1、Case2に続く”−R”は、テスト時で且つ読み出し動作時に活性化する信号、Case1、Case2に続く”−W”は、テスト時で且つ書き込み動作時に活性化する信号であり、それらは、第1のレジスタReg.1、第2のレジスタReg.2によって活性選択される。その他、試験制御回路Test.cir.は、テスト時以外の状態を示すノーマルモード(Normal mode)信号も生成する。
Test control circuit Test. cir. Generates a
メモリセルアレイは、一つのコマンド(リードコマンド、ライトコマンド)に対応して32個のデータを入出力する。 The memory cell array inputs and outputs 32 data corresponding to one command (read command, write command).
図2は、複数のTSVによって32個のI/O端子(データ端子)DQ0〜DQ31が、それぞれ共通に接続(同一接続)された8層の積層構造を有する半導体装置、テスター装置の複数のドライバDV(データ駆動器)及び複数のドライバ・コンパレータCP(それぞれ対応するI/O端子からの出力と期待値との比較器)を一つで表現した模式図である。尚、IOチップ211は省略している。メモリチップ(1レイヤー)内の構成は前述した通りである。特に、図2は、ケース1の32I/O圧縮テストを説明するための図である。
FIG. 2 shows a plurality of drivers for a semiconductor device and a tester device having an eight-layer stacked structure in which 32 I / O terminals (data terminals) DQ0 to DQ31 are commonly connected (same connection) by a plurality of TSVs. FIG. 5 is a schematic diagram showing a DV (data driver) and a plurality of driver / comparators CP (comparators of outputs from corresponding I / O terminals and expected values) as a single unit. The IO chip 211 is omitted. The configuration in the memory chip (one layer) is as described above. In particular, FIG. 2 is a diagram for explaining the 32 I / O compression test of
8個のメモリチップは、それぞれレイヤー番号0〜7のいずれかで示され、図2の左側にはテスター装置とその内部にあるドライバDV及びドライバ・コンパレータCPの一例を示す。図2の右側には、各レイヤーのメモリチップで一つのI/O端子DQが各レイヤーにおいて対応し合う複数(ここでは8個)のTSVで共通に接続され、各チップのI/O回路に接続されていることを示す。それぞれのTSV(I/O端子)は、各メモリチップ間で共通接続され、且つテスター装置側のドライバDV又はドライバ・コンパレータCPと接続される。
Each of the eight memory chips is indicated by any one of
なお、レイヤー番号は、前述したように、第3のレジスタReg.3の情報と対応している。 Note that the layer number is the third register Reg. This corresponds to the information of No. 3.
半導体装置の複数の外部端子(PKG外部端子群;32個のI/O端子;外部I/O端子)は、例えば周知の半田ボール等で構成され、テスト時にはテスター装置のドライバDVのピン若しくはドライバ・コンパレータCPのピンが、テスト治具(ソケット等)を介して半導体装置の外部端子(半田ボール)に接触する。ここでは、32個のI/O端子DQ0〜DQ31に対応する32個のTSVと32個の外部端子(半田ボール)がそれぞれ接続されている。32個のTSVに対応する32個のI/O回路が4グループにグルーピングされていることから、本実施例では、テスター装置は32本の出力ピンを備え、これら32本のピンが、4つのグループに分けられて、各グループにおけるテスター装置のカード番号(ピン番号)が32個のI/O端子の番号に対応するように番号付けされている。本実施例(ケース1)では、テスター装置は、各グループの第1番目と第2番目、すなわち合計8個がドライバ・コンパレータCPとして機能し、残りの24個はドライバDVとして機能する。 A plurality of external terminals (PKG external terminal group; 32 I / O terminals; external I / O terminals) of the semiconductor device are composed of, for example, well-known solder balls or the like. The pin of the comparator CP contacts an external terminal (solder ball) of the semiconductor device via a test jig (socket or the like). Here, 32 TSVs corresponding to 32 I / O terminals DQ0 to DQ31 and 32 external terminals (solder balls) are respectively connected. Since 32 I / O circuits corresponding to 32 TSVs are grouped into 4 groups, in this embodiment, the tester device has 32 output pins, and these 32 pins are 4 Divided into groups, the card numbers (pin numbers) of the tester devices in each group are numbered so as to correspond to the numbers of 32 I / O terminals. In the present embodiment (case 1), the tester device is the first and second of each group, that is, a total of 8 functions as a driver / comparator CP, and the remaining 24 function as a driver DV.
図2を参照して、ケース1(A:データ入力は非圧縮、データ出力は圧縮、B:圧縮率は32I/O圧縮、C:I/O端子はチップ毎に異なる一つのI/O端子)について説明する。 Referring to FIG. 2, case 1 (A: data input is uncompressed, data output is compressed, B: compression rate is 32 I / O compression, C: I / O terminal is one I / O terminal that is different for each chip. ).
半導体装置への電源の供給後、第1、第2のチップがそれぞれ有する第3のレジスタReg.3には、それぞれ異なる情報が設定される。それら異なる情報は、第1、第2のチップがそれぞれ有するレイヤー認識回路により認識するか、または半導体装置の外部から設定される。テスト時の書き込み動作時には、図4によるケース1の試験テーブルの[ライト時]に示す様に、テスター装置は8個のドライバ・コンパレータCP、24個のドライバDVから半導体装置のPKG外部端子に書き込みデータをそれぞれ出力する。半導体装置は、8層のメモリチップのそれぞれが、8個の共通するTSV(それらは、積層方向に縦続接続される)によって共通接続された32個のI/O端子DQ0〜DQ31を有する。よって、テスター装置からの32個の書き込みデータ(並列データ)は、8層のメモリチップのそれぞれのメモリセルアレイに同時に書き込まれる。すなわち、各メモリチップは32個のI/O端子DQ0〜DQ31(32個のTSV)それぞれから対応する内部データバス(メモリセルアレイに接続する32本)へスイッチ回路TSW32−W(図1参照)を介してデータが書き込まれる。
After the power supply to the semiconductor device, the third register Reg. Each of the first and second chips has. Different information is set in 3. The different information is recognized by a layer recognition circuit included in each of the first and second chips, or set from the outside of the semiconductor device. During the write operation during the test, the tester device writes data from 8 driver comparators CP and 24 drivers DV to the PKG external terminal of the semiconductor device as shown in [When writing] in the test table of
テスト時の読み出し動作時には、図4によるケース1の試験テーブルの[リード時]に示す様に、半導体装置は、各メモリチップがそれぞれ有する(生成した)1つのテスト結果(半導体装置では合計8つのテスト結果)の情報を、それぞれ8つのメモリチップで異なるTSV、すなわちそれぞれ異なる1つのI/O端子、を介して半導体装置の8つのPKG外部端子へ出力する。テスター装置では、前記8つのPKG外部端子にそれぞれ接続したカード番号0〜7までの8つのドライバ・コンパレータCPにおいて8つのテスト結果を受け、それぞれのテスト結果を対応する8つの期待値と比較して検証を行なう。テスター装置は、8つのテスト結果がすべて期待値と同一の論理であれば正常と判定する。
At the time of the read operation at the time of test, as shown in [When reading] in the test table of
このようにして、テスター装置では、ドライバDVよりも値段が高いコンパレータCPの数を8つのみに抑制することができる。すなわち、テスター装置側のドライバDV及びコンパレータCPのチャネル数は、I/O圧縮するDQ0〜DQ7のみに対応する8チャネルで済む。一方、I/O圧縮しない(書き込みデータのみを送出する)テスター装置側のドライバのチャネル数は、24チャネル(=32−8)で済む。 In this way, in the tester device, the number of comparators CP that are more expensive than the driver DV can be suppressed to only eight. That is, the number of channels of the driver DV and the comparator CP on the tester device side is only 8 channels corresponding to only DQ0 to DQ7 for I / O compression. On the other hand, the number of channels of the driver on the tester device side that does not perform I / O compression (sends only write data) is 24 channels (= 32-8).
つまり、1つの半導体装置(ここでは、8個のメモリチップで構成)当たりに使用するコンパレータ数を削減できる。他方、その分を、その他のデバイス(半導体装置)に割り当てることができるので、複数の半導体装置を同時(並列)に測定する同時測定において、被測定デバイス数が増加する。両者のいずれにおいても試験コストを大幅に削減できる。 That is, the number of comparators used per semiconductor device (here, configured with 8 memory chips) can be reduced. On the other hand, since it can be allocated to other devices (semiconductor devices), the number of devices to be measured increases in simultaneous measurement in which a plurality of semiconductor devices are measured simultaneously (in parallel). Both of them can greatly reduce the test cost.
各メモリチップそれぞれの内部データバス(32本)は、前述した32I/O圧縮を介して読み出しデータが圧縮(アンド回路AND2による検証)され、その結果がスイッチ回路TSW32の1つの端子を介していずれか1つのI/O端子(半導体装置の1つのPKG外部端子)へ出力される。そして、前記いずれか1つのI/O端子の選択は、メモリチップ毎の第3のレジスタReg.3によってメモリチップ毎に異なるようにされている。具体的には、図4から明らかなように、レイヤー0のメモリチップにおけるスイッチ回路TSW32は出力aを選択し、レイヤー1のメモリチップにおけるスイッチ回路TSW32は出力bを選択し、以下同様にして、レイヤー3、4、5、6、7のメモリチップにおけるスイッチ回路TSW32は、それぞれ出力c、d、e、f、g、hを選択する。
In each internal data bus (32) of each memory chip, the read data is compressed (verified by the AND circuit AND2) through the above-mentioned 32 I / O compression, and the result is sent through one terminal of the switch circuit TSW32. To one I / O terminal (one PKG external terminal of the semiconductor device). The selection of any one of the I / O terminals is performed by the third register Reg. 3 is different for each memory chip. Specifically, as apparent from FIG. 4, the switch circuit TSW32 in the
ケース1において、8つのメモリチップは、非テスト時である通常動作時には、互いに排他制御であるのに対して、このテスト時には、8つのメモリチップに同時にアクセスしていることに注意が必要である。前記排他制御は、8つのメモリチップがそれぞれ有する複数のI/O端子が共通に接続されているから、バスファイト抑止の為に当然のことである。例えば、通常動作時には、システム空間(論理)上で異なるアドレス空間にマッピングされる8つのメモリチップから一つを選択する3本のアドレス信号(不図示)によって、認識される。半導体装置は、テスト信号により、これら3本のアドレスをドントケア(Inhibit)とする。3本のアドレスに替えて3本の制御信号(例えば、3本のCS信号、または3本のWE信号)としてもよい。
In
次に、図3を参照して、ケース2(A:データ入力、出力共に圧縮、B:圧縮率は8I/O圧縮、C:I/O端子はメモリチップ毎に異なる複数のI/O端子)について説明する。図2の説明と主に異なる点について述べる。半導体装置内の構造は、図2の説明と同一である。本実施例(ケース2)では、テスター装置は、各グループのすべてがドライバ・コンパレータCPとして機能する。 Next, referring to FIG. 3, Case 2 (A: data input and output are both compressed, B: compression ratio is 8 I / O compression, and C: I / O terminals are different I / O terminals for each memory chip. ). Differences from the description of FIG. 2 are mainly described. The structure in the semiconductor device is the same as that described in FIG. In this embodiment (Case 2), all the groups of the tester device function as the driver / comparator CP.
テスト時の書き込み動作時には、図5によるケース2の試験テーブルの[ライト時]に示す様に、テスター装置は32個のドライバ・コンパレータCPから半導体装置のPKG外部端子群に書き込みデータをそれぞれ出力する。半導体装置は、1つのI/O端子DQに関連して有する8個のTSVによって共通接続される。つまり、半導体装置は、32個のI/O端子DQを有する8層の半導体チップで構成され、テスター装置からの32個の書き込みデータは、1層のメモリチップ当たり4つの書き込みデータで割り当てられる。但し、後述するように4つの書き込みデータは、それぞれのメモリチップ毎に異なるI/O端子DQに関連付けされている。1層のメモリチップにおいて、1つの書き込みデータは8つの内部データバス(メモリセルアレイに接続する8本)へ同時に書き込まれる。具体的には、各メモリチップはグループ毎に各々いずれかのI/O端子から対応するスイッチ回路TSW8−i(iは0〜3のいずれか)と圧縮8回路C81−i(テスト条件信号Case2−Wで制御されるスイッチ)を介して、対応する内部データバス(8本)へデータが書き込まれる。これが4つの書き込みデータに対応する4系統(4つのスイッチ回路TSW8−iと4つの圧縮8回路C8−i)によって、8層のメモリチップのそれぞれのメモリセルアレイに同時に書き込まれる。
At the time of the write operation during the test, the tester device outputs the write data from the 32 driver comparators CP to the PKG external terminal group of the semiconductor device, as shown in [When writing] in the test table of
テスト時の読み出し動作時には、図5によるケース2の試験テーブルの[リード時]に示す様に、各メモリチップがそれぞれ有する(生成した)4つのテスト結果(合計32個のテスト結果)の情報を、それぞれ8つのメモリチップで異なるTSV、すなわちそれぞれ異なるI/O端子、を介して半導体装置の32個のPKG外部端子へ出力する。テスター装置では、32個のドライバ・コンパレータCPにおいて、32個のテスト結果をそれぞれ対応する32個の期待値と比較して検証を行なう。テスター装置は、32個のテスト結果がすべて期待値と同一の論理であれば正常と判定する。
At the time of a read operation at the time of test, as shown in [When reading] in the test table of
このようにして、テスター装置では、各層のメモリチップ毎に、及び/又は各8I/O圧縮グループで異なるデータパターンを組み合わせることができるので、高度なテストスクリーニングを実施できる。特に、複数のTSV間のデータ干渉をもテストに含めることができる。それぞれが積層方向に従属接続された複数のTSV列は、それらの間隔が半導体装置の外部の信号線の間隔よりも10倍以上小さい。複数のTSV列間のカップリング干渉による弊害をチェックできる。また、積層された複数のメモリチップ間のギャップも非常に小さい。これらの特徴ある構造においては、例えば、DQセット/レイヤー毎に書き込みデータをI/O端子DQ0〜DQ3(レイヤー0の場合)を「High」データ、I/O端子DQ4〜DQ7(レイヤー1の場合)を「Low」データ、・・・、というように変えることで、レイヤー間のデータ違いによる影響を見ることができる。例えば、レイヤー4のI/O端子DQ16〜DQ19のみ他レイヤーのI/O端子とは異なるデータとする。この場合、レイヤー3とレイヤー5のメモリチップに挟まれたレイヤー4は、レイヤー3、レイヤー5のメモリチップの平行板のカップリング容量によりレイヤー4のデータを処理するメモリチップが、当該データを処理するレイヤー3、5のメモリチップの干渉を受けるかどうかを見ることができる。
In this way, in the tester device, different data patterns can be combined for each memory chip in each layer and / or in each 8I / O compression group, so that advanced test screening can be performed. In particular, data interference between multiple TSVs can also be included in the test. A plurality of TSV columns that are each cascade-connected in the stacking direction have an
各メモリチップそれぞれの内部データバス(8本)は、圧縮8回路C8−iを介してデータが圧縮(アンド回路AND1による検証)され、その結果がスイッチ回路TSW8−iを介して前記いずれか1つのI/O端子(半導体装置の1つのPKG外部端子)へ出力される。前記いずれか1つのI/O端子の選択は、第3のレジスタReg.3によって各メモリチップで異なる。1層のメモリチップは、4系統の圧縮8回路C8−0〜C8−3を備えるので、4つの圧縮結果を出力することになる。また、4つの圧縮8回路C8−0〜C8−3がそれぞれ出力する4つのI/O端子の選択は、第3のレジスタReg.3によって統一して制御される。 In each internal data bus (eight) of each memory chip, data is compressed (verified by the AND circuit AND1) via the compression 8 circuit C8-i, and the result is one of the above-described ones via the switch circuit TSW8-i. It is output to one I / O terminal (one PKG external terminal of the semiconductor device). The selection of any one of the I / O terminals is performed by the third register Reg. 3 differs for each memory chip. Since the memory chip of one layer includes four systems of compression 8 circuits C8-0 to C8-3, four compression results are output. The selection of the four I / O terminals output from the four compression 8 circuits C8-0 to C8-3 is determined by the third register Reg. 3 is controlled uniformly.
ケース2において、前述の通り、8つのメモリチップは、非テスト時である通常動作時には、互いに排他制御であるのに対して、このテスト時には、8つのメモリチップに同時にアクセスしていることに注意が必要である。
In
図6〜図8はそれぞれ、上記の32I/O圧縮テスト、8I/O圧縮テスト、ノーマルモードにおける層別(8層の場合)の入力ピン(書き込み動作時に使用されるI/O端子)と出力ピン(読み出し動作時に使用されるI/O端子)の関係を示した図である。 6 to 8 show the 32I / O compression test, the 8I / O compression test, and the input pins (I / O terminals used at the time of writing operation) and outputs in the normal mode, respectively. It is the figure which showed the relationship of a pin (I / O terminal used at the time of read-out operation).
図6を参照して、32I/O圧縮テストにおける書き込み動作は同一データの全層一括書き込みであり、第0層〜第7層の全層のメモリチップを選択して32個のI/O端子DQ0〜DQ31すべてを用いて全層一括書き込みを行なう。一方、読み出し動作も全層一括読み出しであるが、I/O端子は各層について1個、例えば、第0層のメモリチップはI/O端子DQ0、第1層のメモリチップはI/O端子DQ1、第2層のメモリチップはI/O端子DQ2、第3層のメモリチップはI/O端子DQ3、第4層のメモリチップはI/O端子DQ4、第5層のメモリチップはI/O端子DQ5、第6層のメモリチップはI/O端子DQ6、第7層のメモリチップはI/O端子DQ7を用いた読み出し動作となる。 Referring to FIG. 6, the write operation in the 32 I / O compression test is a batch write of the same data in all layers, and memory chips in all layers of the 0th layer to the 7th layer are selected and 32 I / O terminals are selected. All layers are collectively written using all of DQ0 to DQ31. On the other hand, the read operation is also batch read for all layers, but one I / O terminal is provided for each layer, for example, the 0th layer memory chip is the I / O terminal DQ0, and the first layer memory chip is the I / O terminal DQ1. The second layer memory chip is an I / O terminal DQ2, the third layer memory chip is an I / O terminal DQ3, the fourth layer memory chip is an I / O terminal DQ4, and the fifth layer memory chip is an I / O terminal. The read operation using the terminal DQ5, the sixth layer memory chip using the I / O terminal DQ6, and the seventh layer memory chip using the I / O terminal DQ7.
図7を参照して、8I/O圧縮テストにおける書き込み動作は全層一括書き込みであるが、用いられるI/O端子は1層当たり4個、例えば、第0層のメモリチップについては4個のI/O端子DQ0〜DQ3(IO group 0のI/O端子DQ0、IO group 1のI/O端子DQ1、IO group 2のI/O端子DQ2、IO group 3のI/O端子DQ3)を用いて同一データを書き込み、第1層のメモリチップについては4個のI/O端子DQ4〜DQ7を用いて同一データを書き込む。以下同様にして、第2層については4個のI/O端子DQ8〜DQ11を用いて、第3層については4個のI/O端子DQ12〜DQ15を用いて、第4層については4個のI/O端子DQ16〜DQ19を用いて、第5層については4個のI/O端子DQ20〜DQ23を用いて、第6層については4個のI/O端子DQ24〜DQ27を用いて、第7層については4個のI/O端子DQ28〜DQ31を用いてそれぞれ同一データを書き込む。なお、書き込みデータは層内で同じであれば良く、層毎に別データが書き込まれても良い。
Referring to FIG. 7, the write operation in the 8 I / O compression test is batch write for all layers, but four I / O terminals are used per layer, for example, four for the 0th layer memory chip. Using I / O terminals DQ0 to DQ3 (I / O terminal DQ0 of
一方、読み出し動作も全層一括読み出しで、用いられるI/O端子も各層について4個であり、例えば、第0層のメモリチップについては4個のI/O端子DQ0〜DQ3を用いて読み出しを行い、第1層のメモリチップについては4個のI/O端子DQ4〜DQ7を用いて読み出しを行なう。以下同様にして、第2層については4個のI/O端子DQ8〜DQ11を用いて、第3層については4個のI/O端子DQ12〜DQ15を用いて、第4層については4個のI/O端子DQ16〜DQ19を用いて、第5層については4個のI/O端子DQ20〜DQ23を用いて、第6層については4個のI/O端子DQ24〜DQ27を用いて、第7層については4個のI/O端子DQ28〜DQ31を用いてそれぞれ読み出しを行なう。 On the other hand, the reading operation is all-layer batch reading, and four I / O terminals are used for each layer. For example, for the 0th layer memory chip, reading is performed using four I / O terminals DQ0 to DQ3. The first layer memory chip is read using the four I / O terminals DQ4 to DQ7. Similarly, four I / O terminals DQ8 to DQ11 are used for the second layer, four I / O terminals DQ12 to DQ15 are used for the third layer, and four are used for the fourth layer. Using the I / O terminals DQ16 to DQ19 of the fifth layer, using the four I / O terminals DQ20 to DQ23 for the fifth layer, and using the four I / O terminals DQ24 to DQ27 for the sixth layer, The seventh layer is read using four I / O terminals DQ28 to DQ31.
図8を参照して、ノーマルモードでの書き込み、読み出しは層毎に行なうことは言うまでもない。つまり、いずれの層においても、書き込みに際しては、層(メモリチップ)を選択したうえで32個のI/O端子DQ0〜DQ31を用いて書き込み動作を行なう。一方、読み出しに際しても、層を選択したうえで32個のI/O端子DQ0〜DQ31を用いて読み出し動作を行なう。 Referring to FIG. 8, it goes without saying that writing and reading in the normal mode are performed for each layer. That is, in any layer, when writing, a layer (memory chip) is selected and a write operation is performed using 32 I / O terminals DQ0 to DQ31. On the other hand, at the time of reading, after selecting a layer, a reading operation is performed using 32 I / O terminals DQ0 to DQ31.
[実施例の効果]
1.複数のメモリチップに対するI/O圧縮テストを同時並行的に行なうことができるのでI/O圧縮テストの時間を短縮することができる。
[Effect of Example]
1. Since the I / O compression test for a plurality of memory chips can be performed in parallel, the time for the I / O compression test can be shortened.
2.I/O圧縮テストを最高の圧縮率(32I/O端子で1端子のみ使用)で行うことにより、テスター装置のドライバとコンパレータはその圧縮分のみで済むので、テスター装置におけるドライバとコンパレータ数の削減によるコストダウンを実現することができる。 2. By performing the I / O compression test at the highest compression ratio (using only one terminal with 32 I / O terminals), the tester device driver and comparator need only be compressed, reducing the number of drivers and comparators in the tester device. Cost reduction can be realized.
3.複数の積層チップの場合であれば、前述したケース2においてレイヤー間を異なる(圧縮)データでテストすることにより、レイヤー間の干渉(チップ(基板)毎にデータによってノイズが異なる。チップ間が寄生容量で互いにカップリングしているモデルで考えることが前提)テストが可能となる。また、半導体装置の外部よりも互いの信号線のピッチが10倍以上小さなそれぞれが積層方向に従属接続された複数のTSV列間の信号のカップリングノイズを含めてスクリーニングが可能な試験を実現できる。
3. In the case of a plurality of stacked chips, by testing with different (compressed) data between layers in
次に、図9を参照して、本発明に係るメモリシステムについて説明する。 Next, a memory system according to the present invention will be described with reference to FIG.
このメモリシステムは、図1、図2で説明した半導体装置に即して説明すると、8個(レイヤー0〜レイヤー7)の積層メモリチップからなる半導体装置1000(又は3000)と、この半導体装置1000の各メモリチップとコマンドバス、I/Oバスを介して接続したコントローラ2000を含む。
This memory system will be described with reference to the semiconductor device described with reference to FIGS. 1 and 2. The semiconductor device 1000 (or 3000) including eight (
図1に示したメモリチップ(1レイヤ)内のブロックダイアグラムにおけるグルーピングされた4つのI/O回路(IO group 0〜IO group 3)と、テスト関連の回路要素(4つのグループのそれぞれに対応したスイッチ回路TSW8−0〜TSW8−3と圧縮8回路C8−0〜C8−3、すべてのグループに共通する圧縮32回路C32、第1のレジスタReg.1〜第3のReg.3等)は、各メモリチップのフロントエンド・インタフェース1003に含まれる。フロントエンド・インタフェース1003はまた、コントローラ2000と通信するための、前記テスト回路以外の回路要素をも含む。
Four grouped I / O circuits (
テスト対象となるメモリセル1001をアクセスする書き込み回路、電荷転送制御回路、センスアンプ等はバックエンド・インタフェース1002に含まれる。
A write circuit, a charge transfer control circuit, a sense amplifier, and the like that access the
コントローラ2000は、メモリシステム外とのインタフェースを備え、システム全体を制御し、半導体装置1000をも制御する。制御信号発行回路2001は、周知の半導体装置1000へのコマンド命令、アドレス信号等の発行に加えて、第1のレジスタReg.1〜第3のReg.3にそれぞれ情報を設定する機能も有する。なお、前述のテスター装置は、コントローラ2000が兼用(すなわち、コントローラ2000が図2で説明したようなドライバDVとドライバ・コンパレータCPを備える)しても良い。この場合、コントローラ2000は、周知のBIST(ビルトインセルフテスト)回路機能を備え、BIST回路内のコンパレータ数の削減によるコストダウン(BIST回路の面積削減)が図れる。他方、前述のテスター装置は、このメモリシステムの外部に接続されても良い。この場合、システム内のI/Oバスは、コントローラ2000内のデータ処理回路2002をそのままスルーして外部のテスター装置に接続される、若しくは、システム内のI/Oバスは、不図示の外部端子を介して直接システム外のテスター装置に接続される。システム内のコマンドバスも同様である。
The
このシステムは、パーソナルコンピュータ、通信電子機器、自動車等の移動体の電子機器、その他産業で使用される電子機器、民生で使用される電子機器に搭載される。 This system is mounted on personal computers, communication electronic devices, mobile electronic devices such as automobiles, electronic devices used in other industries, and electronic devices used in consumer products.
以上、本発明をその実施例や変形例について説明したが、本願の基本的技術思想は上記の例に限られず、例えば、実施例ではI/O圧縮テスト機能を含む半導体メモリについて説明したが、本願の基本的技術思想はこれに限られない。例えば、本発明は、メモリ機能を含むCPU(Central Processing Unit)、MCU(Micro Control Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、ASSP(Application Specific Standard Circuit)等の半導体製品全般に適用できる。例えば、図9において、CPU、MCU、DSP、ASSP等は、半導体装置1000(又は3000)に置き換えることができる。これらの機能デバイスも記憶機能を有するからである。よって、本願の技術思想は、単一な機能製品としてのメモリシステムに限られず、多くのI/Oを有する電子機器一般のシステムにおいても有効であることは、容易に理解できる。即ち、実施例で述べたメモリチップは、CPUチップ、MCUチップ、DSPチップ、ASSPチップに置き換えることができる。また本発明を適用したデバイスは、SOC(システムオンチップ)、MCP(マルチチップパッケージ)やPOP(パッケージオンパッケージ)等の半導体装置に適用できる。また、トランジスタは、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor; FET)であってもバイポーラ型トランジスタであっても良い。MOS(Metal Oxide Semiconductor)以外にもMIS(Metal-Insulator Semiconductor)、TFT(Thin Film Transistor)等の様々なFETに適用できる。FET以外のトランジスタであっても良い。バイポーラ型トランジスタを一部含んでいても良い。また、Pチャンネル型のトランジスタまたはPMOSトランジスタは、第1導電型のトランジスタ、Nチャンネル型のトランジスタまたはNMOSトランジスタは、第2導電型のトランジスタの代表例である。更に、P型の半導体基板に限らず、N型の半導体基板であっても良いし、SOI(Silicon on Insulator)構造の半導体基板であっても、それ以外の半導体基板であっても良い。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments and the modifications thereof, the basic technical idea of the present application is not limited to the above examples. For example, in the embodiments, the semiconductor memory including the I / O compression test function has been described. The basic technical idea of the present application is not limited to this. For example, the present invention provides a semiconductor product such as a CPU (Central Processing Unit), MCU (Micro Control Unit), DSP (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and ASSP (Application Specific Standard Circuit) including a memory function. Applicable in general. For example, in FIG. 9, a CPU, MCU, DSP, ASSP, or the like can be replaced with a semiconductor device 1000 (or 3000). This is because these functional devices also have a storage function. Therefore, it can be easily understood that the technical idea of the present application is effective not only in a memory system as a single functional product but also in a general system of electronic equipment having many I / Os. That is, the memory chip described in the embodiment can be replaced with a CPU chip, an MCU chip, a DSP chip, and an ASSP chip. The device to which the present invention is applied can be applied to semiconductor devices such as SOC (system on chip), MCP (multichip package), and POP (package on package). The transistor may be a field effect transistor (FET) or a bipolar transistor. In addition to MOS (Metal Oxide Semiconductor), the present invention can be applied to various FETs such as MIS (Metal-Insulator Semiconductor) and TFT (Thin Film Transistor). Transistors other than FETs may be used. A part of the bipolar transistor may be included. A P-channel transistor or a PMOS transistor is a typical example of a first conductivity type transistor, and an N-channel transistor or an NMOS transistor is a typical example of a second conductivity type transistor. Furthermore, the semiconductor substrate is not limited to a P-type semiconductor substrate, and may be an N-type semiconductor substrate, a semiconductor substrate having an SOI (Silicon on Insulator) structure, or another semiconductor substrate.
また、半導体装置は、図11のように複数のメモリチップが積層されたものでなく、図10で説明したように複数のメモリチップが平面的に並列に配置されたものであっても良い。 In addition, the semiconductor device may be a semiconductor device in which a plurality of memory chips are not stacked as shown in FIG. 11, but a plurality of memory chips are arranged in parallel in a plane as described in FIG.
更に、スイッチ回路TSW8−0〜TSW8−3、圧縮8回路C8−0〜C8−3、圧縮32回路C32等の回路形式は、前述した実施例による回路形式に限られない。
Further, the circuit formats of the switch circuits TSW8-0 to TSW8-3, the compression 8 circuits C8-0 to C8-3, the
また、本発明の特許請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、特許請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。 Various combinations and selections of various disclosed elements are possible within the scope of the claims of the present invention. That is, the present invention of course includes various modifications and changes that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea.
1000,3000 半導体装置
201 メモリチップ
300 テスト回路
IOC I/O回路群
NSW8−0〜NSW8−3 ノーマルモードスイッチ回路
TSW8−0〜TSW8−3 スイッチ回路
TSW81−0 スイッチ回路
C32 32I/O圧縮回路(圧縮32回路)
TSW32 スイッチ回路
TSW32−W スイッチ回路
C8−0〜C8−3 圧縮8回路
Cntl.cir. 制御回路
Test.cir. 試験制御回路
1000, 3000
TSW32 switch circuit TSW32-W switch circuit C8-0 to C8-3 compression 8 circuit Cntl. cir. Control circuit Test. cir. Test control circuit
Claims (11)
前記第1のチップが有する複数のI/O端子と前記第2のチップが有する複数のI/O端子が、それぞれ共通に接続し、
前記第1、第2のチップには、それぞれ、
テストモード時、複数の内部データバスのそれぞれのデータを圧縮して得られた一つの圧縮結果を、前記複数のI/O端子のうちの一つの第1のI/O端子へ出力するI/O圧縮回路と、
前記第1のチップの第1のI/O端子の番号と前記第2のチップの第1のI/O端子の番号とが互いに異なる番号となるように、前記複数のI/O端子の中から前記一つの第1のI/O端子の番号を設定する番号設定レジスタを含み、前記I/O圧縮回路を制御するテスト制御回路と、を備え、
前記第1、第2のチップのそれぞれは、前記テストモード時に前記テスト制御回路によって活性化された前記I/O圧縮回路によって、前記チップ毎に異なる前記一つの第1のI/O端子を介して、それぞれ対応するデータを半導体装置の外部と同時に並列に入力または出力する、ことを特徴とする半導体装置。 Including a first chip and a second chip;
The plurality of I / O terminals included in the first chip and the plurality of I / O terminals included in the second chip are connected in common,
The first and second chips are respectively
In the test mode, an I / O that outputs one compression result obtained by compressing each data of the plurality of internal data buses to one first I / O terminal among the plurality of I / O terminals. An O compression circuit;
Among the plurality of I / O terminals, the number of the first I / O terminal of the first chip and the number of the first I / O terminal of the second chip are different from each other. Including a number setting register for setting the number of the first I / O terminal, and a test control circuit for controlling the I / O compression circuit,
Each of the first and second chips passes through the first I / O terminal which is different for each chip by the I / O compression circuit activated by the test control circuit in the test mode. The semiconductor device is characterized in that corresponding data is input or output in parallel with the outside of the semiconductor device in parallel.
前記第1のスイッチ回路は、前記複数のI/O端子と前記論理回路の一つの出力ノードとの間に接続する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The I / O compression circuit receives a plurality of signals from the plurality of internal data buses, and outputs a first compression result in the test mode and in the read mode, and a first electrically connected in the test mode. And a switch circuit of
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first switch circuit is connected between the plurality of I / O terminals and one output node of the logic circuit.
前記複数の第1のI/O圧縮回路は、それぞれが、前記複数のグループにそれぞれ対応する前記複数の内部データバスの複数の信号を受け、前記テストモード時且つ読み出しモード時に前記複数のグループにそれぞれ対応する前記一つの圧縮結果を出力する第1の論理回路と、前記複数のグループにそれぞれ対応する前記複数のI/O端子と前記第1の論理回路の一つの出力ノードとの間に接続し、前記テストモード時に前記一つの出力ノードを前記複数のグループにそれぞれ対応する前記複数のI/O端子のいずれか一つに電気的に接続する第1のスイッチ回路と、を含む、ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The I / O compression circuit is a plurality of first I / O compression circuits respectively corresponding to a plurality of groups obtained by dividing the plurality of I / O terminals into a plurality of groups;
Each of the plurality of first I / O compression circuits receives a plurality of signals of the plurality of internal data buses respectively corresponding to the plurality of groups, and is assigned to the plurality of groups in the test mode and the read mode. A first logic circuit that outputs the corresponding one compression result, and a connection between the plurality of I / O terminals respectively corresponding to the plurality of groups and one output node of the first logic circuit. And a first switch circuit that electrically connects the one output node to any one of the plurality of I / O terminals respectively corresponding to the plurality of groups in the test mode. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is characterized.
前記I/O圧縮回路は、前記圧縮率設定レジスタによっていずれか一方が選択される、前記複数のI/O端子に対する第1の前記圧縮率である第2のI/O圧縮回路と、それぞれが前記第1の圧縮率よりも低い第2の圧縮率であり、前記複数のグループにそれぞれ対応する前記複数の第1のI/O圧縮回路、を含み、
前記第2のI/O圧縮回路は、前記複数の内部データバスの複数の信号を受け、前記テストモード時且つ読み出しモード時に前記一つの圧縮結果を出力する第2の論理回路と、前記複数のI/O端子と前記第2の論理回路の一つの出力ノードとの間に接続し、前記テストモード時に前記第2の論理回路の一つの出力ノードを前記複数のI/O端子のいずれか一つに電気的に接続する第3のスイッチ回路と、を含む、ことを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置。 The test control circuit further includes a compression rate setting register for changing the compression rate of the data,
The I / O compression circuit includes a second I / O compression circuit that is the first compression ratio for the plurality of I / O terminals, one of which is selected by the compression ratio setting register. A plurality of first I / O compression circuits each corresponding to the plurality of groups, the second compression ratio being lower than the first compression ratio;
The second I / O compression circuit receives a plurality of signals from the plurality of internal data buses and outputs the one compression result in the test mode and the read mode, and the plurality of the plurality of internal data buses. An I / O terminal is connected between one output node of the second logic circuit and one output node of the second logic circuit is connected to any one of the plurality of I / O terminals in the test mode. The semiconductor device according to claim 5, further comprising a third switch circuit electrically connected to the first switch circuit.
半導体装置への電源の供給後、前記第1、第2のチップが互いに異なる第1と第2の情報を認識し、または設定され、
非テストモード時に互いに排他制御でアクセスされる前記第1と第2のチップを、テストモード時に同時にアクセスし、
前記第1のチップが前記第1の情報によって選択した一つの第1の前記I/O端子へ出力する第1の試験結果を、対応する前記複数の外部I/O端子のうちの一つの第1の前記外部I/O端子を介して、半導体装置の外部で期待値と第1の比較をし、
前記第2のチップが前記第2の情報によって選択した一つの第2の前記I/O端子へ出力する第2の試験結果を、対応する前記複数の外部I/O端子のうちの前記一つの第1の外部I/O端子とは異なる一つの第2の前記外部I/O端子を介して、半導体装置の外部で期待値と第2の比較をし、
前記第1と第2の比較を、同時に且つ並列に行なう、ことを特徴とする半導体装置のI/O圧縮テスト方法。 A plurality of I / O terminals included in the first chip and a plurality of I / O terminals included in the second chip are connected in common and include a first chip and a second chip, respectively. An I / O compression test method for a semiconductor device connected to a plurality of external I / O terminals of a semiconductor device communicating with the outside,
After the power supply to the semiconductor device, the first and second chips recognize or set different first and second information,
Accessing the first and second chips, which are accessed by exclusive control in the non-test mode, simultaneously in the test mode;
The first test result output from the first chip to the first I / O terminal selected by the first information is the first test result of one of the corresponding external I / O terminals. A first comparison with an expected value outside the semiconductor device via the external I / O terminal of 1,
The second test result output to the second I / O terminal selected by the second information by the second chip is used as the one of the corresponding external I / O terminals. A second comparison is made with the expected value outside the semiconductor device via one second external I / O terminal different from the first external I / O terminal,
A method for I / O compression testing of a semiconductor device, wherein the first and second comparisons are performed simultaneously and in parallel.
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